JP2002324682A - 電界発光灯及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非発光時の地色が白色で、発光時の輝度を改
善した安価な電界発光灯を提供する。 【解決手段】 透明電極３の上に、蛍光体４と、バイン
ダ５と、白色フィラー９で被覆した樹脂粉末７Ａとを溶
媒中に分散したインキを用いて発光層８を印刷し、次い
で発光層８を加熱して樹脂粉末７Ａを溶融することによ
り、白色フィラー９を内部に取り込んだ樹脂層７を蛍光
体４と蛍光体４との間に形成し、次いで発光層８の上に
裏面電極１０を形成して電界発光灯１を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電界発光灯及びその
製造方法に関し、特に液晶ディスプレイのバックライト
に好適な電界発光灯及びその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報化社会の進展に伴い携帯電
話、ＰＨＳ等の携帯型電子機器が急速に普及している。
これらの電子機器は液晶ディスプレイを搭載しており、
バックライトとして小型・薄型の電界発光灯が使用され
ている。この種の電界発光灯５１は、例えば図４の断面
図に示す積層構造を有し、次のようにして製造される。
なお、図４はリード接続構造の図示を省略している。ま
ず、厚さ１００〜２００μｍのＰＥＴ等からなる絶縁性
の透明フィルム５２の片面に、蒸着、スパッタ等でＩＴ
Ｏなどの透明電極５３を３０〜５０ｎｍの厚みで形成す
る。また、ＩＴＯ粉末を含む導電ペーストを数〜数１０
μｍ厚に印刷してもよい。

【０００３】次に、硫化亜鉛を銅で付活した蛍光体５４
（中心粒径（メジアン径）２０〜３０μｍ）と、フッ素
ゴム（比重約１.８）等からなるバインダ５５とを有機
溶剤に分散させた発光層用インキを用いて、透明電極５
３上にスクリーン印刷により発光層５６を３０〜５０μ
ｍの厚さに形成する。バインダには、水分による蛍光体
の劣化を防止するため、防湿性に優れたフッ素ゴムを使
用している。インキの粘度はスクリーン印刷に適するよ
うに調整されている。

【０００４】次に、発光層５６上に、チタン酸バリウム
からなる白色高誘電体粉末と、フッ素ゴムとを有機溶剤
中に分散させた反射絶縁層用インキを用いて、スクリー
ン印刷により反射絶縁層５７を１０〜２０μｍの厚さに
印刷形成する。インキの粘度はスクリーン印刷に適する
ように調整されている。

【０００５】次に、反射絶縁層５７上に、銀やカーボン
を含む導電ペーストからなる裏面電極５８をスクリーン
印刷で１０〜２０μｍの厚さに形成する。

【０００６】次に、裏面電極５８上に、メラミン樹脂、
フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂からなる
保護層５９をスクリーン印刷で所定厚形成し、電界発光
灯５１を得る。

【０００７】上記電界発光灯を点灯するには、通常、電
池などの直流低電圧を交流電圧に変換するＩＣインバ−
タなどの駆動装置が使用される。この種のインバ−タは
直流電源、インダクタ（チョ−ク、トランスなど）、ス
イッチング素子を備えている。動作は、まずスイッチを
オンにして電源からインダクタに電流を流してインダク
タにエネルギ−を蓄積し、次にスイッチをオフにして上
記エネルギ−を放出し電界発光灯の容量負荷を充電す
る。以下、オンオフを繰り返して電界発光灯の端子電圧
を上昇する（ステップアップ方式）。充分な高電圧にな
った時点で電界発光灯の電荷を放電する。充放電を繰り
返すことにより発光する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の電界
発光灯５１において、反射絶縁層５７は電極間の絶縁耐
圧を向上させると共に、高反射率のため輝度を向上させ
るという作用効果を奏する。しかしながら、電極間に印
加された電圧は反射絶縁層５７にも分配されるので、そ
のぶん発光層５６に分配される電圧が低下して輝度損失
が生じる。また、反射絶縁層５７を印刷することによっ
て、積層回数がふえ、コスト高になるという問題もあ
る。

【０００９】そこで、反射絶縁層を除去して発光層を透
明電極と裏面電極とで直接挟み、発光層分圧の増加とコ
スト低減を図った簡易な構造の電界発光灯が提案されて
いる。この種の電界発光灯の発光層の色は、発光時には
蛍光体の発光色（例えば青緑色）に見えるものの、非発
光時にはバインダ、蛍光体固有の地色を呈し、また、蛍
光体は透明であるため裏面電極の色が透過して見え、い
わゆる白色ではない。このため、電界発光灯を液晶のバ
ックライトに使用すると、非発光時の液晶が地色を呈
し、表示品質が劣る。そこで、非発光時の地色を白色に
するため、種々の対策が採られている。例えば、図５に
示すように、発光層６２中に白色フィラー６１を混合し
た電界発光灯６０がある。これはバインダ５５中に蛍光
体５４を分散した従来のスラリーに、さらに白色フィラ
ー６１を混合し、これを用いて発光層６２を塗布形成し
たものである。この構成は量産性に優れ、地色を白色に
できる。しかしながら、塗布後の発光層６２において、
それ自身は発光しない白色フィラー６１が蛍光体４の一
部（特に、蛍光体の上下）を覆い、蛍光体の発光を遮蔽
するため、輝度損失が生じる。

【００１０】そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてな
されたもので、非発光時の地色が白色であり、発光時の
輝度が高く、簡易な構造で安価な電界発光灯とその製造
方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の電界発光灯は、
透明電極と裏面電極とで発光層を挟んでなり、該発光層
は蛍光体と、バインダと、白色フィラーを含む樹脂層と
からなり、該樹脂層は蛍光体と蛍光体との間に溶融固化
して配設されていることを特徴とする。この構成によ
り、蛍光体と蛍光体との間に白色フィラーを含む比誘電
率が小さい樹脂層を高密度に形成できるので、非発光時
の地色が白色となり表示品質が向上する。さらに、反射
率の向上で輝度が改善される。また、樹脂層の比誘電率
が小さいため樹脂層の静電容量が減少し、ＩＣインバー
タ駆動時の負荷が軽減してＩＣインバータの出力電圧が
増加し、増加した電圧が蛍光体にかかり、平均電界が増
大して輝度が向上する。

【００１２】また、前記樹脂層内の白色フィラーの密度
が裏面電極側で高くなるように分布していることを特徴
とする。この構成により、白色フィラーによって遮蔽さ
れる光損失が減るので、輝度を犠牲にすることなく反射
層、白色層の作用効果を奏することができる。

【００１３】また、蛍光体に対する樹脂層の重量比が
０.０７〜０.２７であることを特徴とする。この構成に
より、隣接する蛍光体と蛍光体との間に適量の樹脂層を
形成でき、蛍光体の上下に付着しないようにすることが
できる。その結果、適量の白色フィラーを混合できて非
発光時の地色の白色度を向上できると共に、輝度を向上
できる。

【００１４】また、前記樹脂層は、ポリエチレン、エチ
レン・アクリル酸共重合体、ポリプロピレン、ポリスチ
レンから選択された樹脂を含むことを特徴とする。これ
らの樹脂は比誘電率がバインダよりも小さく、かつ融点
が低いので、低い加熱温度で蛍光体間に溶融固化でき
る。このため発光層等に加熱による悪影響を及ぼすこと
なく所望の白色フィラー含有樹脂層を形成できる。

【００１５】また、前記白色フィラーは、金属酸化物粉
末、ガラス粉末、樹脂層よりも融点の高い白色樹脂粉末
から選択されていることを特徴とする。いずれも白色
度、反射率が高いので、地色、輝度を改善できる。

【００１６】また、本発明の電界発光灯の製造方法は、
透明電極又は裏面電極の上に、蛍光体と、バインダと、
白色フィラーで被覆した樹脂粉末とを溶媒中に分散した
インキを用いて発光層を形成する工程と、前記発光層を
加熱して樹脂粉末を溶融する工程と、溶融した樹脂を固
化する工程とを具備することを特徴とする。この構成に
より、蛍光体と蛍光体との間に白色層、反射層の機能を
有する樹脂層を形成できる。

【００１７】また、前記工程において、白色フィラーで
被覆した樹脂粉末を溶融一体化し固化する過程で、白色
フィラーを樹脂中に取り込むことを特徴とする。この構
成により、蛍光体と蛍光体との間に白色、反射機能を有
する樹脂層を容易に形成できる。

【００１８】また、前記蛍光体の平均粒径に対する前記
樹脂粉末の平均粒径の比は、０.２〜１.１であることを
特徴とする。この構成により、蛍光体の上下面への樹脂
層の付着を防止でき、また蛍光体間隔を適化できて、輝
度を向上できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の電界発光灯１の構造の特
徴は、図１の積層構成の要部断面図に示すように、透明
フィルム２上に形成された透明電極３と裏面電極１０と
の間に発光層８が形成され、前記発光層８は蛍光体４
と、バインダ５と、樹脂層７と、白色フィラー９とから
なり、前記樹脂層７は発光層の水平方向に隣接する蛍光
体４と蛍光体４との間に溶融一体化され固化されて配設
されていることである。特に、白色フィラー９は溶融固
化された樹脂層７中にランダムに含まれており、白色
層、反射層として作用する。裏面電極１０の上には保護
層１１を形成してもよい。なお、図１ではリード接続構
造の図示を省略している。ここで固化とは、形状を保持
できないような流動状態ではなく、硬度は小さいが所定
の形状を保持できる状態ないしは硬い固体を意味する。

【００２０】白色フィラー９は白色層、反射層として作
用するが、樹脂層７内での分布によっては蛍光体の発光
の一部を遮蔽し、輝度を低下させることがある。したが
って、輝度を犠牲にすることなく白色層、反射層として
作用するために白色フィラーの分布を最適化する必要が
ある。望ましい分布は、図２の要部断面図に示すよう
に、樹脂層７内での白色フィラー９の密度が裏面電極に
近い側（図２では下側）で高くなるように分布すること
が望ましい。この分布では、蛍光体４から出射した光は
矢印のように高密度の白色フィラーからなる層で反射し
て後、他の白色フィラーで遮蔽されることなく上方へ出
射するので、輝度損失を改善できる。

【００２１】樹脂層７が発光層に垂直の方向、すなわち
蛍光体４の上下に配設されると、蛍光体４にかかる垂直
方向の電界強度が低下するので、輝度が低下する。した
がって、樹脂層７は電極面上に面に水平方向に若干の間
隔で配設された蛍光体４と蛍光体４との間に配設され、
隙間をバインダが占める形態が望ましい。この形態を実
現するためには、後述するように白色フィラーで被覆さ
れた所定粒径、所定重量の樹脂粉末と、蛍光体と、バイ
ンダとを含む発光層用インキを用いて発光層を印刷し、
次いで白色フィラー９で被覆された樹脂粉末を加熱によ
り流動化させなければならない。そのための具体的な条
件は下記のとおりである。

【００２２】第１に樹脂粉末の融点である。加熱温度
は、フィルム、蛍光体、透明電極、裏面電極、バインダ
などが変形、変質しない温度にするべきである。したが
って、加熱温度よりも低い融点の樹脂を用いるべきであ
る。加熱温度は略１８０℃以下が望ましいので、樹脂の
融点は１６０℃以下、特に１００〜１５０℃が望まし
い。

【００２３】第２に、蛍光体の粒径に対する樹脂粉末の
粒径である。樹脂粉末の粒径は蛍光体の粒径よりも小さ
いことが望ましい。粒径分布を有する粉体では、蛍光体
の平均粒径に対して０.２〜１.１倍の平均粒径を有する
樹脂粉末が望ましい。特に略０.５（０.４〜０.７）倍
が最適である。蛍光体粒径よりも過度に小さいと、蛍光
体の上面、下面に付着して電界損失を生じ輝度低下の原
因になる。また、加熱溶融で一体化しにくい。一方、蛍
光体よりも粒径が大きくなりすぎると、印刷後の発光層
の蛍光体間隔が大きくなり蛍光体配列密度が小さくなっ
て輝度が低下する。

【００２４】第３に、樹脂粉末の重量比である。蛍光体
に対する樹脂の重量比で規定すると、０．０７〜０.２
７が望ましい。０.０７よりも小さいと樹脂の絶対量が
不足して、混合できる白色フィラー量が減り白色度が低
下する。また、発光層の静電容量を低下させることによ
るインバータ駆動時の輝度向上効果が十分に得られなく
なる。また、０.２７より大きいと樹脂が過剰となり、
蛍光体の上下にも付着し、電界強度が低下して輝度が低
下する。また、樹脂の体積が増加して蛍光体間隔が大き
くなり蛍光体配列密度が小さくなって輝度が低下する。
前記重量比は、硫化亜鉛蛍光体（比重４.１）と、比重
０.９程度の樹脂（ポリエチレン等）の場合に最適であ
るが、これらに近い比重の樹脂にも適用できる。

【００２５】第４に、樹脂粉末の形態である。望ましい
形態は真球又はこれに近い形状（多面体等）の樹脂粉末
である。印刷後の発光層において、蛍光体間での樹脂の
充填密度が高くなる。

【００２６】第５に、バインダ５よりも比誘電率が十分
に小さいことである。これはインバータ駆動での輝度を
向上させるための条件である。例えば、バインダである
フッ素ゴムの比誘電率は略１５であるから、樹脂の比誘
電率は５以下、望ましくは３以下が好適する。

【００２７】好適する樹脂は、融点が低く、バインダよ
りも比誘電率が小さく、可視光の吸収率が小さいもので
あればどのようなものでも良い。例えば、ポリエチレ
ン、エチレン・アクリル酸共重合体、ポリプロピレン、
ポリスチレンなどが好適する。ポリエチレンビーズで
は、商品名「フロービーズ HE-3040」（住友精化
（株）製、比誘電率２〜３、重量分布における平均粒径
１２μｍ、融点１３０℃）、商品名「フロービーズ LE
-1080」（比誘電率２〜３、平均粒径６μｍ、融点１０
７℃）、商品名「フロービーズ LE-9020」（比誘電率
２〜３、平均粒径２５μｍ、融点１０７℃）などが好適
する。エチレン・アクリル酸共重合体ビーズでは、商品
名「フロービーズ EA-209」（住友精化（株）製、比誘
電率２〜３、重量分布における平均粒径１０μｍ、融点
１０５℃）が好適する。これらの樹脂は比誘電率が５以
下でバインダよりも小さく、かつ融点が１６０℃以下と
低いので、低温加熱で溶融し固化して比誘電率の小さい
樹脂層を形成できる。

【００２８】白色フィラーとしては、酸化チタン、チタ
ン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ジル
コニウム、酸化亜鉛等の白色を呈する金属酸化物粉末や
白色ガラス粉末が好適する。また、上記加熱温度で軟化
しない白色樹脂粉末も使用できる。これらの白色フィラ
ーを樹脂粉末に被覆し、カプセル化する。樹脂粉末が白
色を呈するまで被覆する。被覆方法は液相法、湿式法、
乾式法、あるいは化学的方法、物理化学的方法、機械的
物理的方法などとして分類される既知の方法から選択す
る。例えば、無機質（又は有機質）壁カプセル化法など
が好適する。

【００２９】次に、本発明の電界発光灯１の製造方法に
ついて図３の要部断面図を参照しながら説明する。ま
ず、図３（ａ）は透明導電フィルムであって、厚さ７５
〜２００μｍのＰＥＴ等からなる絶縁性の透明フィルム
２の片面に、蒸着、スパッタ等でＩＴＯなどの透明電極
３を３０〜５０ｎｍ程度の厚みで形成したものである。
また、透明フィルム２の片面にＩＴＯ等の導電性無機化
合物や、ポリアニリン、ポリエチレンジオキシチオフェ
ン等の導電性高分子を印刷し透明電極３としてもよい。

【００３０】次に、図３（ｂ）は発光層形成工程を説明
するための図である。硫化亜鉛を銅で付活した蛍光体４
（中心粒径（メジアン径）２０μｍ）と、フッ素ゴム
（比重約１.８）等からなるバインダ５と、未被覆の樹
脂ビーズ７Ａ（例えば、商品名「フロービーズ HE-304
0」）を白色フィラー９で被覆した本発明に特有の被覆
樹脂ビーズ１２（拡大断面図で示す）とを有機溶剤（例
えば、イソホロン）中に分散させた発光層用インキを用
いて、透明電極３上にスクリーン印刷により発光層８を
２０〜５０μｍの厚さに形成する。バインダ５には、水
分による蛍光体の劣化を防止するため、防湿性に優れた
フッ素ゴム（例えば、ダイキン工業（株）製G501）を使
用している。発光層用インキの調合方法は、まず有機溶
剤１に対して重量比で０.４のフッ素ゴムを溶解してバ
インダ溶液とし、次いで、このバインダ溶液１に対して
重量比で１.１〜１.５の蛍光体を分散させ、さらにバイ
ンダ溶液に対して所定の重量比の被覆樹脂ビーズ１２を
分散させる。インキの粘度はスクリーン印刷に適するよ
うに調整する。また、蛍光体４にかかる電圧の低下を防
止するために、バインダ５が蛍光体４の上面、下面にあ
まり厚く付着しないように、バインダ量を選択すること
が望ましい。

【００３１】印刷後の発光層８では、図３（ｂ）に示す
ように、蛍光体４が若干の間隔をおいて一層に配列さ
れ、蛍光体４と蛍光体４との間（横方向）に、蛍光体よ
りも粒径の小さい被覆樹脂ビーズ１２が１個ないし複数
個配列され、隙間をバインダ５が占める形態になってい
る。被覆樹脂ビーズの平均粒径、蛍光体との重量比等を
適化することにより、印刷後の発光層をこのような形態
にすることができる。

【００３２】次に、図３（ｃ）は本発明の製造方法に特
有の発光層加熱工程を説明するための図である。この工
程では、図３（ｂ）に示した発光層印刷後の透明導電フ
ィルムを印刷面を上にして電気オーブンで加熱する。加
熱により、白色フィラーを被覆した被覆樹脂ビーズ１２
のうち特に複数の樹脂ビーズ７Ａが溶融一体化して樹脂
層７となり、図３（ｃ）に示すように蛍光体４と蛍光体
４との間を占める。個々の樹脂ビーズ７Ａを覆っていた
白色フィラー９は、樹脂ビーズ７Ａの溶融一体化に伴っ
て多数の破片状になり、樹脂層７中にランダムに取り込
まれる。このように蛍光体間に溶融した比誘電率の小さ
い樹脂が充填される形態が最も望ましい。加熱条件は樹
脂ビーズだけが溶融するように、温度と時間を選択す
る。例えばポリエチレンビーズの場合は、１２０℃〜１
６０℃、１０〜３０分程度が好適する。

【００３３】次に、加熱を停止し、自然冷却して樹脂層
７を固化する。

【００３４】次に、樹脂層固化後の発光層上に従来と同
様にして裏面電極１０、保護層１１を積層形成し、電界
発光灯１を得る。

【００３５】さて、上記の電界発光灯１では、蛍光体４
と蛍光体４との間に樹脂層７中に取り込まれた白色フィ
ラー９の微小片が多数配設されているので、非発光時の
地色が白色になり表示品質が向上する。また、反射率が
向上して輝度向上にも寄与する。また、蛍光体４と蛍光
体４との間に蛍光体４、バインダ５よりも比誘電率が小
さい（したがって静電容量が小さい）樹脂層７が形成さ
れているので、発光層８の平均的な静電容量が低下す
る。このため、かかる電界発光灯１を従来のＩＣインバ
ータで点灯すると、静電容量が低下して負荷が軽くなっ
た分ＩＣインバータの出力電圧が増加する。このため、
発光層８にかかる平均的な電圧が増加し、蛍光体４にか
かる電界が増加するので、輝度が向上する。

【００３６】本発明の電界発光灯の他の製造方法として
は、裏面電極の上に上記発光層を印刷し、ついで発光層
を加熱し、次いで透明電極を形成してもよいし、発光層
を透明電極と裏面電極で挟んだ後に加熱してもよい。

【００３７】次に、白色フィラーを図２に示したように
分布させるための製造方法について説明する。ポイント
は、発光層の加熱中に白色フィラーを沈殿させるのであ
る。すなわち、樹脂粉末よりも十分に比重の大きい白色
フィラーを使用して発光層を塗布し、次いで発光層を下
にして透明導電フィルムを許容温度内でできるだけ高温
で長時間加熱し樹脂の流動性を高めながら白色フィラー
を沈殿させるのである。分布を確実にするためには、基
板に裏面電極を形成し、その上に発光層を印刷し、この
発光層を上にして加熱し、重力で白色フィラーを沈殿さ
せることが望ましい。

【００３８】

【発明の効果】本発明の電界発光灯は、透明電極と裏面
電極とで発光層を挟み、該発光層は蛍光体と、バインダ
と、白色フィラーを含む樹脂層とからなり、該樹脂層は
蛍光体と蛍光体との間に溶融固化して配設されているこ
とを特徴とする。この構成により、蛍光体と蛍光体との
間に白色フィラーを含む樹脂層が高密度に形成されるの
で、非発光時の地色が白色となり表示品質が向上する。
また、反射率の向上で輝度が改善される。さらに樹脂層
の比誘電率が小さい場合、インバータ駆動での輝度が向
上する。

【００３９】また、本発明の電界発光灯の製造方法は、
透明電極又は裏面電極の上に、蛍光体と、バインダと、
白色フィラーで被覆した樹脂粉末とを溶媒中に分散した
インキを用いて発光層を印刷する工程と、前記発光層を
加熱して樹脂粉末を溶融一体化すると共に樹脂中に白色
フィラーを取り込む工程とを具備することを特徴とす
る。この構成により、非発光時の地色が白色であり、発
光時の輝度が高い電界発光灯を容易に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の電界発光灯の構造を説明するための
要部断面図

【図２】 本発明の電界発光灯の他の構造を説明するた
めの要部断面図

【図３】 本発明の電界発光灯の製造方法を説明するた
めの要部断面図

【図４】 従来の電界発光灯の要部断面図

【図５】 従来の他の電界発光灯の要部断面図

【符号の説明】

１ 電界発光灯 ２ 透明フィルム ３ 透明電極 ４ 蛍光体 ５ バインダ ７ 樹脂層 ７Ａ 樹脂粉末 ８ 発光層 ９ 白色フィラー １０ 裏面電極 １１ 保護層 １２ 被覆樹脂ビーズ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明電極と裏面電極とで発光層を挟み、該
   発光層は蛍光体と、バインダと、白色フィラーを含む樹
   脂層とからなり、該樹脂層は蛍光体と蛍光体との間に溶
   融固化して配設されている電界発光灯。
2. 【請求項２】樹脂層内の白色フィラーの密度が裏面電極
   側で高くなるように分布していることを特徴とする請求
   項１記載の電界発光灯。
3. 【請求項３】蛍光体に対する樹脂層の重量比が０.０７
   〜０.２７であることを特徴とする請求項１記載の電界
   発光灯。
4. 【請求項４】樹脂層は、ポリエチレン、エチレン・アク
   リル酸共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレンから選
   択された樹脂を含むことを特徴とする請求項１記載の電
   界発光灯。
5. 【請求項５】白色フィラーは、金属酸化物粉末、ガラス
   粉末、樹脂層よりも融点の高い白色樹脂粉末から選択さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の電界発光灯。
6. 【請求項６】透明電極又は裏面電極の上に、蛍光体と、
   バインダと、白色フィラーで被覆した樹脂粉末とを溶媒
   中に分散したインキを用いて発光層を形成する工程と、
   前記発光層を加熱して樹脂粉末を溶融する工程と、溶融
   した樹脂を固化する工程とを具備する電界発光灯の製造
   方法。
7. 【請求項７】白色フィラーで被覆した樹脂粉末を溶融し
   固化する過程で、白色フィラーを樹脂層中に取り込むこ
   とを特徴とする請求項６記載の電界発光灯の製造方法。
8. 【請求項８】蛍光体の平均粒径に対する前記樹脂粉末の
   平均粒径の比は、０.２〜１.１であることを特徴とする
   請求項６記載の電界発光灯の製造方法。